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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110749904A(43)申请公布日2020.02.04(21)申请号201911014518.X(22)申请日2019.10.22(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人宋茂忠钟南刘皓凯(51)Int.Cl.G01S19/13(2010.01)G01S19/24(2010.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法(57)摘要本发明公开了一种基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法,它在隧道两端设置信号发射机,利用卫星导航信号模拟技术产生虚拟卫星信号,其虚拟卫星信号不同于室外的可见星信号、固定位置伪卫星信号和转发式伪卫星信号,它包含卫星运动的多普勒和伪距变化特性,虚拟卫星星座分布更有利于隧道内一维定位需求,并采用预补偿技术改正发射信号伪距,使接收机接到信号就像隧道延长线两端空中卫星发来的信号一样,实现了隧道内卫星导航接收机仍能连续定位测速功能,解决了隧道内卫星导航接收机不能定位跟踪的问题。CN110749904ACN110749904A权利要求书1/1页1.一种基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法,其特征在于,在隧道内两端口设置预补偿的卫星导航模拟源发射机,向隧道内发射或对隧道内的泄漏电缆两端激励虚拟卫星导航信号,信号包含卫星运动的多普勒和伪距变化特性,采用预补偿技术改正发射信号伪距,补偿信号传播过程的虚拟卫星、发射机和接收机虚拟折线与卫星到接收机信号伪距不一致的偏差,使隧道中点处伪距偏差为零,实现了隧道内普通卫星导航接收机仍能连续定位测速跟踪功能。2.如权利要求1所述的一种基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法,其特征在于,采用了虚拟卫星星座,它在隧道延长线方向设计了四颗或四颗以上虚拟卫星,均匀分布隧道出入两端,使接收机接到信号就像隧道延长线两端空中卫星发来的信号一样,更有利于隧道内一维定位需求。2CN110749904A说明书1/3页一种基于虚拟卫星的隧道内卫星导航信号增强方法一、技术领域[0001]本发明属于卫星导航领域,涉及隧道内卫星导航信号不能覆盖的信号增强技术。二、背景技术[0002]隧道定位一直是现代定位技术中的难点。目前有多种针对隧道定位的解决方法:超宽带定位系统、远距离无线定位系统LoRa(LongRangeRadio)等系统要专门的用户接收机,无线局域网信号定位覆盖范围有限,不适于隧道环境,惯性导航定位存在累积偏差和校准问题,惯性与其它传感器组合存在组合复杂性问题,也不够普及。最普及的卫星导航接收机在隧道路内都接收不到卫星信号,无法定位。简单地在隧道内放置卫星导航模拟源,或用转发式伪卫星增强,也只有解决定点信号覆盖问题,接收机在信号覆盖区域内的定位位置是不变的,不能实现连续定位测速功能。然而,智能交通和现代物流的快速度发展,迫切需要解决隧道内用户定位跟踪等难题。三、发明内容[0003]1、发明目的[0004]本发明的目的是提供一种隧道内卫星导航增强方法,解决隧道内普通卫星导航接收机无法定位跟踪的问题。[0005]2、技术方案[0006]为了达到上述发明目的,本发明包括下列步骤:[0007](1)虚拟卫星星座设计[0008]为了使接收机与虚拟卫星信号发射机之间有正确的伪距信息,本发明将虚拟卫星的位置控制于隧道延长线方向附近位置运动,使虚拟卫星、隧道口发射机、接收机三点折线构成较大的钝角关系,虚拟卫星星座相对于隧道的几何分布如图1所示,隧道两端分别设置卫星导航信号模拟源发射机,模拟1、2和3、4颗卫星的信号并向隧道内发射,或对隧道路内的泄漏电缆激励,虚拟卫星的导航信号模拟了从卫星到达模拟源发射机的多普勒和伪距变化特性,接收机接收到的信号反映了发射点到接收点的距离和用户运动信息,但接收机测得伪距信号是卫星星历中卫星位置到接收机的距离加钟差。如果用真实卫星星座,卫星、模拟源发射机、接收机三点折线不成钝角关系,测得伪距与三点折线距离偏差太大,不能正确定位。因此,本发明提出采用虚拟卫星星座,使虚拟星座更适应于隧道路内的一维定位特殊需求。[0009]为了使虚拟卫星、模拟源发射机、接收机三点构成折线的钝角尽量大,本发明利用卫星沿轨道运动具有周期性的特点,通过调整个别卫星轨道偏置时间的方法,提出了一种基于卫星位置搬移的任意时刻虚拟位置卫星导航电文的生成方法。步骤如下:①利用布设于隧道外的卫星导航接收机或网络获取当前时间和同步信息,接收真实卫星的时间参数和星历数据;②根据已知的隧道坐标和几何确定虚拟卫星位置,通过调整个别卫星星历参数,产生虚拟卫星星座;③修改备选卫星时间参数,解决星历中卫星间同步问题;④根据卫星导3CN110749904